焊接时，加热温度在Ac1~Ac3之间的金属区域为不完全重结晶区。当低碳钢的加热 温度超过Ac1时，珠光体先转变为奥氏体。温度进一步升高时，部分铁素体逐步溶解于 奥氏体中，温度越高，溶解的越多，直至Ac3时，铁素体将全部溶解在奥氏体中。焊后 冷却时又从奥氏体中析出细小的铁素体，一直冷却到Ar1时，残余的奥氏体就转变为共 析组织——珠光体。由此看出：此区只有一部分组织发生了相变重结晶过程，而始终未 溶入奥氏体的铁素体，在加热时会发生长大，变成较粗大的铁素体组织，所以该区域金 属的组织是不均匀的，晶粒大小不一，一部分是经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光 体，另一部分是粗大的铁素体(图4—6(d))。由于组织不均匀，因而机械性能也不均匀。 如果焊前母材为冷轧状态，则在加热温度为Ac1以下的金属中，还存在一个再结晶 区。处于再结晶区的金属，在加热的过程中，将发生金属的再结晶过程，即经过冷变形 后的碎晶粒在再结晶温度作用下重新排列的过程。 四、实验方法与步骤

(一)低碳钢焊接接头的金相分析

1．将已焊好的试件(以结422焊条在150×80×3mm的试件上堆焊)，切成25×25 mm的试片，然后把试片四周用砂轮打去毛刺，并把四个角打磨成圆角。

2．用金相砂纸打磨试片。必须注意，研磨试片的砂纸要由粗到细、依次制作，不 要使粗砂粒带到细的砂纸上。试片研磨完后，用清水冲洗，进行机械抛光，抛光后再用 清水冲洗试片。

3．将抛光好的试片，用4％的硝酸酒精溶液腐蚀，大约经过5~10s左右，立即用 清水冲洗，然后用无水乙醇轻轻擦去水分，并用吹风机吹干。

4．把已制备好的试片在显微镜下进行观察与分析。分清焊接接头各区域后，仔细 辨认各区域组织的特征，在显微镜下，测定焊接热影响区各区域的宽度，把各区的宽度 及组织填入表4—1。绘制各区域组织示意图。 表4—1 低碳钢焊接接头各区域的组织及宽度

热 影 响 区 接头区域 组 织 宽 度(mm) 焊 缝 母 材 (二)焊缝典型结晶形态的观察

将事先制备好的焊接金相试片2~3块，例如，可用1Crl8Ni 9Ti的氩弧焊试片，高 温合金GH30氩弧焊试片进行观察和金相分析。主要观察焊缝的结晶形态，注意各试片 焊缝中的组织变化及焊缝的交互结晶、柱状晶选择长大的特征，把所观察到的焊缝组织 绘制示意图，并表明组织在焊缝中所在部位。 (三)讨论焊接接头的典型组织

利用工业电视或幻灯照片观察已制备好的低碳钢焊接接头和具有各种典型焊缝组 织形态的金相试片，分别讨论分析，提高分辨各种组织的能力。掌握低碳钢焊接接头从 焊缝到热影响区，直至母材组织连续变化的特征，熟悉焊缝金属中的等轴晶、树枝状晶、 胞状晶、平面晶等典型的结晶形态，并讨论形成这些结晶形态的影响因素。 五、实验结果的整理和分析

(一)根据实验所绘制的低碳钢焊接接头的组织图和所测定各区域宽度，结合低碳 钢的状态图以及焊接热循环曲线，绘制低碳钢焊接接头组织变化与状态图的关系示意 图。

(二)分析低碳钢焊接接头各区域组织变化的特征，说明各组织的生成机理及对焊

接接头性能的影响。

(三)由实验绘制焊缝典型结晶形态；根据浓度过冷理论，分析等轴晶、树枝状晶、 胞状晶等组织与过冷度的关系；说明材料成分对焊缝结晶形态的影响。解释同一焊缝 中存在不同结晶形态的原因。从理论上分析实验中观察到的结果，分别说明各焊缝组织 从熔合区到焊缝中心变化的趋势。 六、思考题

(一)低碳钢焊接热影响粗晶区中，为什么会出现魏氏体组织？能否出现马氏体组 织?

(二)焊缝组织是否有可能全部是等轴晶？为什么?

(三)不易淬火钢的焊接热影响区组织，与焊前母材的状态有什么关系?